Báo cáo btl phát triển ứng dụng iot

Báo cáo BTL Môn Phát triển ứng dụng IoT ,MÔ PHỎNG CẢM BIẾN ÁNH SÁNG IOT BẬT TẮT QUA BLYNK APP,MÔ PHỎNG CẢM BIẾN ÁNH SÁNG IOT,BẬT TẮT QUA BLYNK APP,HUMG,Phát triển ứng dụng IoT,CẢM BIẾN ÁNH SÁNG IOT,Báo cáo BTL Môn Phát triển ứng dụng IoT ,MÔ PHỎNG CẢM BIẾN ÁNH SÁNG IOT BẬT TẮT QUA BLYNK APP,MÔ PHỎNG CẢM BIẾN ÁNH SÁNG IOT,BẬT TẮT QUA BLYNK APP,HUMG,Phát triển ứng dụng IoT,CẢM BIẾN ÁNH SÁNG IOT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

BÁO CÁO MÔN: PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG IOT

ĐỀ TÀI : MÔ PHỎNG CẢM BIẾN ÁNH SÁNG IOT & BẬT TẮT

QUA BLYNK APP

Hà Nội – 2023

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 3

NỘI DUNG 4

I Mục đích: 4

II Ứng dụng 4

III Thiết kế hệ thống 5

IV Cài đặt và lập trình 6

V Thực hiện 8

VI Thiết lập kết nối giữa các cổng COM ảo 18

VII Kết quả thực nghiệm 21

VIII Kết luận và hướng phát triển 22

KẾT LUẬN 23

TÀI LIỆU THAM KHẢO 24

LỜI MỞ ĐẦU

Với sự phát triển của Internet of Things (IoT), cảm biến đóng vai trò quan trọng trong việc thu thập dữ liệu từ môi trường xung quanh để giúp các hệ thống tự động hoá

và quản lý thông minh hoạt động hiệu quả hơn Trong đó, cảm biến ánh sáng quang trở

là một trong những loại cảm biến quan trọng được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng IoT, đặc biệt là trong lĩnh vực chiếu sáng và quản lý năng lượng

Trong báo cáo này, tôi sẽ trình bày về nguyên lý hoạt động của cảm biến ánh sáng quang trở, các ứng dụng của nó trong IoT, cách thiết kế và lắp đặt cảm biến ánh sáng quang trở và các thách thức trong việc triển khai và sử dụng cảm biến này trong các hệ thống IoT Tôi hy vọng báo cáo này sẽ cung cấp cho các bạn những kiến thức cơ bản

về cảm biến ánh sáng quang trở và giúp các bạn hiểu rõ hơn về vai trò quan trọng của

nó trong IoT

NỘI DUNG

- Tìm hiểu, học hỏi, vận dụng những bài học, công nghệ IOT hiện có và xu hướng phát triển

- Tự nghiên cứu và phát triên thêm nhiều ứng dụng IOT trong tương lai

- Vận dụng kiến thức đã học trên giảng đường, tài liệu nhà trường và kiến thức tự tìm hiểu để làm ra sản phẩm mô phỏng thiết bị chiếu sáng thông minh – tự động

có kết nối và điều khiển qua internet

Cảm biến ánh sáng thông minh là một loại cảm biến thông minh, có thể phân biệt được sự khác nhau về mức độ sáng tại các điểm khác nhau trên bề mặt hoặc trong không gian Cảm biến ánh sáng thông minh có rất nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau, bao gồm:

Chiếu sáng thông minh: Cảm biến ánh sáng thông minh được sử dụng trong hệ thống chiếu sáng thông minh để điều chỉnh độ sáng tùy thuộc vào mức độ ánh sáng tự nhiên của môi trường Điều này giúp tiết kiệm năng lượng và tăng cường hiệu suất chiếu sáng

Điều khiển nhiệt độ trong phòng: Cảm biến ánh sáng thông minh có thể được sử dụng để điều khiển nhiệt độ trong phòng Khi mức độ ánh sáng thay đổi, cảm biến sẽ đọc được dữ liệu và điều chỉnh nhiệt độ để đảm bảo sự thoải mái và tiết kiệm năng lượng

Quản lý năng lượng trong nhà thông minh: Cảm biến ánh sáng thông minh cũng có thể được sử dụng để quản lý năng lượng trong nhà thông minh, bằng cách điều khiển các thiết bị tiêu thụ năng lượng, như máy lạnh, quạt, đèn, v.v dựa trên mức độ ánh sáng tự nhiên trong môi trường

Điều khiển tưới cây tự động: Cảm biến ánh sáng thông minh có thể được sử dụng

để điều khiển hệ thống tưới cây tự động Khi mức độ ánh sáng thay đổi, cảm biến sẽ kích hoạt hệ thống tưới cây để đảm bảo rằng cây trồng luôn được cung cấp đủ nước và ánh sáng

Theo dõi thời tiết: Cảm biến ánh sáng thông minh cũng có thể được sử dụng để theo dõi thời tiết, như đo mức độ ánh sáng mặt trời, đo nhiệt độ, độ ẩm và các thay đổi khác của môi trường Với những ứng dụng trên, cảm biến ánh sáng thông minh đang ngày càng được ứng dụng rộng rãi

III Thiết kế hệ thống.

1 Mô tả:

Hệ thống cảm biến ánh sáng IoT là một hệ thống được thiết kế để giám sát mức

độ ánh sáng trong môi trường và chuyển đổi các dữ liệu đó thành tín hiệu số để truyền tải qua mạng internet Thiết kế hệ thống này có thể bao gồm các thành phần sau:

 Cảm biến ánh sáng: Thiết bị này sử dụng các cảm biến ánh sáng để đo lường mức độ ánh sáng trong môi trường Các cảm biến này có thể được tích hợp trong một mạch tích hợp hoặc được lắp đặt tách biệt

 Mạch điều khiển: Mạch này được sử dụng để điều khiển cảm biến và thu thập dữ liệu đo được từ cảm biến Mạch điều khiển có thể được tích hợp trong một module hoặc được lắp đặt tách biệt

 Đơn vị xử lý trung tâm: Đây là một thiết bị điện tử được sử dụng để xử lý

và lưu trữ dữ liệu từ các cảm biến ánh sáng Đơn vị xử lý trung tâm có thể được tích hợp trong một module hoặc được lắp đặt tách biệt

 Kết nối mạng: Thiết bị này được sử dụng để kết nối hệ thống cảm biến ánh sáng với mạng internet Kết nối này có thể được thực hiện thông qua WiFi, Bluetooth, hoặc các giao thức mạng khác

 Ứng dụng điều khiển: Ứng dụng này được sử dụng để hiển thị dữ liệu từ các cảm biến ánh sáng và điều khiển hệ thống cảm biến Ứng dụng điều khiển có thể được cài đặt trên điện thoại thông minh hoặc máy tính

 Nguồn điện: Hệ thống cảm biến ánh sáng cần có nguồn điện liên tục để hoạt động Nguồn điện có thể được cung cấp bằng cách sử dụng nguồn điện mạng hoặc nguồn điện pin

Các thiết bị trong hệ thống cảm biến ánh sáng IoT có thể được tích hợp hoặc lắp đặt tách biệt và được kết nối với nhau thông qua mạng internet Dữ liệu từ các cảm biến ánh sáng được chuyển đổi thành tín hiệu số và truyền tải qua mạng internet đến đơn vị xử lý trung tâm để xử lý và lưu trữ Từ đó, người dùng có thể truy cập dữ liệu

từ các cảm biến ánh sáng thông qua ứng dụng điều khiển

Ứng dụng điều khiển có thể cung cấp thông tin chi tiết về mức độ ánh sáng trong môi trường, bao gồm cả các thông số như độ sáng, ánh sáng mặt trời và ánh sáng nhân tạo Người dùng có thể tùy chỉnh cài đặt trên ứng dụng để theo dõi và điều khiển các thiết bị cảm biến ánh sáng

Hơn nữa, hệ thống cảm biến ánh sáng IoT cũng có thể tích hợp với các hệ thống khác để giúp kiểm soát năng lượng tiêu thụ, tăng cường hiệu suất và giảm chi phí Ví

dụ, hệ thống cảm biến ánh sáng IoT có thể tích hợp với hệ thống điều khiển tự động để điều khiển đèn chiếu sáng và tối đa hoá tiết kiệm năng lượng

2 Các phần mềm và công nghệ có thể sử dụng trong hệ thống.

 Phần mềm lập trình: Phần mềm lập trình như Arduino IDE, Visual Studio Code hoặc Eclipse IDE có thể được sử dụng để lập trình mạch điều khiển và đơn vị xử lý trung tâm

 Các thư viện phần mềm: Các thư viện phần mềm như thư viện Wire.h, thư viện ESP8266WiFi.h hoặc thư viện PubSubClient.h có thể được sử dụng để tương tác với các linh kiện trong hệ thống và gửi dữ liệu đến đơn vị xử lý trung tâm

 Công nghệ mạng: Công nghệ mạng như Wi-Fi, Bluetooth hoặc LoRaWAN có thể được sử dụng để kết nối hệ thống cảm biến ánh sáng với mạng internet

 Các nền tảng IoT: Các nền tảng IoT như AWS IoT, Google Cloud IoT hay Microsoft Azure IoT có thể được sử dụng để lưu trữ dữ liệu từ các cảm biến ánh sáng và quản lý hệ thống

 Các ứng dụng di động: Các ứng dụng di động như Android App hoặc iOS App có thể được sử dụng để hiển thị dữ liệu từ các cảm biến ánh sáng và điều khiển hệ thống

 Các công cụ phân tích dữ liệu: Các công cụ phân tích dữ liệu như MATLAB, R hoặc Python có thể được sử dụng để phân tích và xử lý

dữ liệu thu thập được từ các cảm biến ánh sáng

IV Cài đặt và lập trình.

1 Hướng dẫn cài đặt phần cứng:

- Bước 1: Chuẩn bị các thiết bị cần thiết như: Arduino board, cảm biến ánh sáng, breadboard, dây nối, laptop hoặc PC

- Bước 2: Kết nối cảm biến ánh sáng với Arduino board Sử dụng breadboard để kết nối các dây nối giữa cảm biến và board Dựa vào datasheet của cảm biến ánh sáng để kết nối đúng chân

- Bước 3: Kết nối Arduino board với laptop hoặc PC sử dụng cáp USB

- Bước 4: Tải và cài đặt Arduino IDE trên laptop hoặc PC

- Bước 5: Mở Arduino IDE và chọn Board và Port cho Arduino board Chọn loại board là Arduino Uno và chọn Port mà board được kết nối

- Bước 6: Tải và cài đặt thư viện để đọc dữ liệu từ cảm biến ánh sáng Ví

dụ, có thể sử dụng thư viện TSL2561 để đọc dữ liệu từ cảm biến ánh sáng

- Bước 7: Viết mã lập trình Arduino để đọc dữ liệu từ cảm biến ánh sáng và gửi dữ liệu lên internet

2 Hướng dẫn lập trình Arduino để đọc dữ liệu từ cảm biến và gửi lên Internet:

- Bước 1: Định nghĩa chân kết nối cảm biến ánh sáng với Arduino board

- Bước 2: Tạo biến để lưu trữ giá trị đọc được từ cảm biến ánh sáng

- Bước 3: Sử dụng thư viện Wire.h để giao tiếp với cảm biến ánh sáng qua giao thức I2C

- Bước 4: Sử dụng thư viện ESP8266WiFi.h để kết nối với internet thông qua module Wi-Fi ESP8266

- Bước 5: Lập trình để đọc giá trị ánh sáng từ cảm biến, lưu giá trị vào biến

và gửi giá trị lên internet sử dụng phương thức HTTP POST Cụ thể, có thể sử dụng platform như Thingspeak, Adafruit IO hoặc Blynk để hiển thị

dữ liệu

3 Hướng dẫn tạo ứng dụng trên Blynk app để điều khiển hệ thống:

- Bước 1: Tạo tài khoản trên Blynk App

- Bước 2: Tạo một project mới trên Blynk App

- Bước 3: Thêm các widget cần thiết vào project như button, slider, LED

- Bước 4: Thiết lập kết nối giữa project trên Blynk App và hệ thống Arduino board Có thể sử dụng kết nối Wi-Fi hoặc Bluetooth để kết nối

- Bước 5: Lập trình trên Arduino để đọc dữ liệu từ các widget trên Blynk App và điều khiển hệ thống Sử dụng thư viện Blynk.h để giao tiếp giữa Arduino và Blynk App

- Bước 6: Cập nhật mã lập trình Arduino lên board và khởi động kết nối giữa board và Blynk App

- Bước 7: Kiểm tra và thử nghiệm ứng dụng trên Blynk App để điều khiển

hệ thống

Với cách tiếp cận này, hệ thống sẽ có thể đọc dữ liệu từ cảm biến ánh sáng và gửi dữ liệu lên internet Ngoài ra, người dùng cũng có thể sử dụng Blynk App để điều khiển hệ thống theo ý muốn Tuy nhiên, việc lập trình và cài đặt phần cứng có thể phức tạp đối với những người mới bắt đầu trong lĩnh vực IoT Để đảm bảo sự an toàn và hiệu quả, người dùng nên nghiên cứu kỹ về các phần cứng và phần mềm cần thiết trước khi bắt đầu thực hiện dự án IoT

1 Thiết kế mạch trên phần mềm Proteus.

- Nối đèn led qua điện trở kết nối với chân pin 11 của Arduino, đầu còn lại nối đất

- Kết nối thiết bị COMPIM với chân RX, TX tướng ứng với chân pin của Arduino

2 Code nạp vào

VI Thiết lập kết nối giữa các cổng COM ảo

- Khởi động phần mềm VSPE đã cài đặt từ trước, ta tạo 2 cổng COM 3, COM 5

- Hoàn thành cài đặt

- Cài đặt thông số thiết bị COMPIM trong phần mềm Proteus như hình dưới:

- Chạy file batch tại \Documents\Arduino\libraries\Blynk\scripts

VII Kết quả thực nghiệm.

Kết quả thực nghiệm với hệ thống cảm biến IoT bao gồm việc đọc dữ liệu từ cảm biến ánh sáng và gửi dữ liệu lên internet, cũng như điều khiển hệ thống bằng ứng dụng trên Blynk App Sau đây là phân tích và đánh giá các kết quả đạt được:

1 Đọc dữ liệu từ cảm biến ánh sáng và gửi dữ liệu lên internet:

 Kết quả: Hệ thống cảm biến đã đọc được giá trị ánh sáng từ cảm biến và gửi dữ liệu lên internet thành công sử dụng nền tảng Blynk

 Phân tích: Quá trình đọc dữ liệu và gửi dữ liệu lên internet đã được thực hiện thành công và đáp ứng được yêu cầu của hệ thống Dữ liệu có thể được lưu trữ

và hiển thị trên các nền tảng đám mây để dễ dàng quản lý và theo dõi

2 Điều khiển hệ thống bằng ứng dụng trên Blynk App:

 Kết quả: Hệ thống đã có thể điều khiển bật/tắt đèn thông qua ứng dụng trên Blynk App

 Phân tích: Việc sử dụng Blynk App để điều khiển hệ thống đã đơn giản hóa việc điều khiển và quản lý hệ thống Người dùng có thể điều khiển hệ thống từ

xa thông qua ứng dụng trên điện thoại một cách dễ dàng

Tổng kết: Kết quả thực nghiệm cho thấy hệ thống cảm biến IoT đã hoạt động ổn định

và đáp ứng được yêu cầu của dự án Điều này cho thấy tiềm năng của IoT trong việc tăng cường quản lý và điều khiển các thiết bị thông minh Tuy nhiên, việc triển khai hệ thống cảm biến IoT cần phải được thực hiện một cách thận trọng để đảm bảo an toàn

và hiệu quả của hệ thống

VIII Kết luận và hướng phát triển

1 Tóm tắt các kết quả đạt được:

- Hệ thống cảm biến IoT đã được cài đặt và lập trình thành công để đọc dữ liệu từ cảm biến ánh sáng và gửi dữ liệu lên internet

- Ứng dụng trên Blynk App đã được tạo để điều khiển hệ thống bật/tắt đèn thông qua kết nối Wi-Fi hoặc Bluetooth

- Kết quả thực nghiệm cho thấy hệ thống cảm biến IoT đã hoạt động ổn định

và đáp ứng được yêu cầu của dự án

2 Đề xuất hướng phát triển của hệ thống trong tương lai:

- Tăng cường tính năng của ứng dụng trên Blynk App để điều khiển và quản

lý các thiết bị thông minh khác như máy lạnh, quạt, cửa tự động,

- Tăng tính ứng dụng của hệ thống trong các lĩnh vực khác như nông nghiệp,

y tế, đô thị thông minh,

- Tích hợp thêm các tính năng bảo mật và khả năng tự động cập nhật phần mềm để tăng tính bảo mật và ổn định của hệ thống

- Sử dụng các cảm biến khác để thu thập thông tin đa dạng và phong phú hơn nhằm hỗ trợ quản lý và giám sát một cách tốt hơn

- Nghiên cứu và triển khai các giải pháp trí tuệ nhân tạo nhằm nâng cao hiệu quả của hệ thống và phát hiện các vấn đề sớm hơn

KẾT LUẬN

Trong bài báo cáo này, chúng ta đã đề cập đến việc cài đặt và lập trình hệ thống cảm biến IoT để đọc dữ liệu từ cảm biến ánh sáng và gửi dữ liệu lên internet, cũng như điều khiển hệ thống bằng ứng dụng trên Blynk App Kết quả thực nghiệm cho thấy hệ thống cảm biến IoT đã hoạt động ổn định và đáp ứng được yêu cầu của dự án

Các hướng phát triển của hệ thống trong tương lai có thể tăng cường tính năng của ứng dụng trên Blynk App, tích hợp các tính năng bảo mật và khả năng tự động cập nhật phần mềm, sử dụng các cảm biến khác để thu thập thông tin đa dạng và phong phú hơn, nghiên cứu và triển khai các giải pháp trí tuệ nhân tạo nhằm nâng cao hiệu quả của hệ thống và phát hiện các vấn đề sớm hơn

Với sự phát triển của IoT, hệ thống cảm biến IoT sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý và giám sát các thiết bị thông minh, từ đó giúp cho cuộc sống của chúng ta trở nên thông minh và tiện ích hơn

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 "The Internet of Things (IoT): A Concise Introduction" của John Davies

2 "Building Internet of Things with the Arduino" của Charalampos Doukas

3 "IoT Solutions in Microsoft's Azure IoT Suite" của Scott Klein

4 "Practical Internet of Things Security" của Brian Russell, Drew Van Duren và John R Vacca

5 "Designing Connected Products: UX Design for the Internet of Things" của Claire Rowland, Elizabeth Goodman, Martin Charlier và Ann Light

6 "IoT Fundamentals: Networking Technologies, Protocols, and Use Cases for the Internet of Things" của David Hanes, Gonzalo Salgueiro và Patrick Grossetete

7 "IoT Data Analytics with Spark and Cassandra" của Md Rezaul Karim và Sridhar Alla

8 "The Internet of Things: Do-It-Yourself at Home Projects for Arduino, Raspberry Pi and BeagleBone Black" của Donald Norris

9 "IoT Inc: How Your Company Can Use the Internet of Things to Win in the Outcome Economy" của Bruce Sinclair

"Building the Internet of Things: Implement New Business Models, Disrupt Competitors, Transform Your Industry" của Maciej Kranz

10.